JP2012204642A - Surface mounted capacitor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プリント配線基板に表面実装する表面実装型コンデンサに関し、特に母材として金属を用いる電解コンデンサ素子で構成された表面実装型コンデンサに関する。 The present invention relates to a surface-mounted capacitor that is surface-mounted on a printed wiring board, and more particularly to a surface-mounted capacitor that includes an electrolytic capacitor element that uses a metal as a base material.
従来、電解コンデンサ素子(以下、「コンデンサ素子」という。)は、タンタル、アルミニウム、または、ニオブ等の弁作用金属を母材として用いている。アルミニウムを用いた場合には金属芯部の一部をエッチングにより拡面化して、電気化学的処理により誘電体層が形成される。 Conventionally, electrolytic capacitor elements (hereinafter referred to as “capacitor elements”) have used a valve metal such as tantalum, aluminum, or niobium as a base material. When aluminum is used, a part of the metal core is enlarged by etching, and a dielectric layer is formed by electrochemical treatment.
従来のコンデンサ素子の長手方向の片端に陽極部を設けた形状の表面実装型コンデンサについて説明する。図3は、従来の表面実装型コンデンサを構成するコンデンサ素子を示す図である。図3(a)は、平面図、図3(b)は、A−A断面図、図3(c)は、B−B断面図である。 A conventional surface mount capacitor having an anode portion at one end in the longitudinal direction of a capacitor element will be described. FIG. 3 is a diagram showing a capacitor element constituting a conventional surface mount type capacitor. 3A is a plan view, FIG. 3B is an AA cross-sectional view, and FIG. 3C is a BB cross-sectional view.
図3の示す、従来の表面実装型コンデンサを構成するコンデンサ素子10は、陽極部11としての金属芯部14と、陰極部12としての金属芯部14の表面を拡面化したエッチング層16の上に酸化被膜である誘電体層(図示せず)と固体電解質である導電性高分子層17とグラファイト層18と銀ペースト層19で構成されている。
The
陽極部11である金属芯部14と陰極部12の境界には絶縁のために、スクリーン印刷により陽極部11の一部を覆うに絶縁樹脂層15からなる絶縁部13が形成されている。また、エッチング層16の上に形成された誘電体層の表面には、導電性高分子層17を備えている。この導電性高分子層17の表面にグラファイト層18及び銀ペースト層19を順次形成して陰極部12が形成される。このコンデンサ素子10の陽極部11の金属芯部14に陽極リード(図示せず)を、陰極部12の銀ペースト層19に陰極リード(図示せず)を接続後、外装樹脂でモールドすることにより表面実装型コンデンサが作製される。
An
上述した構成は、例えば特許文献1に開示されている。特許文献1では、陽極と陰極の境界に形成されたレジスト樹脂の少なくとも一部を絶縁樹脂で覆う構成になっている。これにより、導電性ペーストの所定位置からのはみ出しによる短絡、もしくは、コンデンサ素子の積層体形成時の素子ずれによる短絡を防ぐ効果を有している。 The above-described configuration is disclosed in Patent Document 1, for example. In Patent Document 1, at least a part of the resist resin formed at the boundary between the anode and the cathode is covered with an insulating resin. Thereby, it has the effect of preventing a short circuit due to protrusion of the conductive paste from a predetermined position, or a short circuit due to an element shift at the time of forming a capacitor element laminate.
しかしながら、従来の技術では、表面実装型コンデンサを構成するコンデンサ素子10において、高静電容量の表面実装型コンデンサを得るための手段として、金属芯部の表面を拡面化したエッチング層の上に形成する誘電体層の表面積を大きくするために適する、厚いアルミニウム材の使用が挙げられている。この場合、図3(c)に示すように、金属芯部14に使用するアルミニウム材が厚くなり、コンデンサ素子10の陽極部11と陰極部12の境界部に絶縁樹脂層15を形成する際に、金属芯部14の側面部分(図3(c)の点線で囲んだ部分)に均一に形成することが難しいという課題があった。
However, in the conventional technique, as a means for obtaining a surface mount capacitor having a high capacitance in the
コンデンサ素子10の絶縁部13において、陽極部11の側面部分に形成する絶縁樹脂層15の樹脂量が不足し、十分に形成できない場合には、導電性高分子層17や銀ペースト層19を形成する際に陽極部11表面にも形成され、陽極部11と陰極部12間のショートの発生、または漏れ電流が大きくなっていた。また、ショートの発生や漏れ電流の増大を防止するために絶縁樹脂層15の樹脂量を多くして形成した場合、陽極部11と陰極部12を構成部分が狭くなり、有効面積が減少することにより、コンデンサ素子10の容量を低下させるという課題があった。
In the
よって、上述したコンデンサ素子10を備えた表面実装型コンデンサにおいても、ショートの発生、漏れ電流が大きいという課題があった。
Therefore, the surface mount capacitor provided with the
また、特許文献1で述べられている従来技術では、工数が増える上に、コンデンサ素子を複数積層する場合に絶縁樹脂の厚み分について、導電性ペーストを用いることにより陰極部を接続する必要があった。 In the prior art described in Patent Document 1, the number of steps is increased, and when a plurality of capacitor elements are stacked, it is necessary to connect the cathode portion by using a conductive paste for the thickness of the insulating resin. It was.
そこで本発明は、コンデンサ素子の陽極部と陰極部を絶縁するために、容易に均一な絶縁樹脂層を形成し、ショートの発生がなく、漏れ電流が小さく、かつ高容量の表面実装型コンデンサを提供することを目的とする。 In view of this, the present invention provides a surface-mounted capacitor that easily forms a uniform insulating resin layer in order to insulate the anode portion and the cathode portion of the capacitor element, has no short circuit, has a small leakage current, and has a high capacity. The purpose is to provide.
上記の課題を解決するために、本発明は、陽極部と陰極部を絶縁するために絶縁樹脂層で覆い形成された絶縁部の金属芯部の短手方向断面の厚み端面が、金属芯部の外周方向に凸形状であるようにしたものである。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a metal core portion having a thickness end face in a short-side cross section of a metal core portion of an insulating portion formed by covering with an insulating resin layer to insulate an anode portion and a cathode portion. It is made to have a convex shape in the outer peripheral direction.
すなわち、本発明によれば、矩形形状を有する金属芯部の長手方向の両端部の少なくとも一方に形成された陽極部と、前記金属芯部の表面を拡面化したエッチング層の上に酸化被膜である誘電体層、固体電解質である導電性高分子層、グラファイト層、銀ペースト層が順次覆うように形成された陰極部からなるコンデンサ素子を備える表面実装型コンデンサであって、前記金属芯部と前記陰極部の境界に前記陽極部の一部を絶縁樹脂層で覆う絶縁部が形成され、前記絶縁部を形成する前記金属芯部の短手方向断面の厚み端面が、前記金属芯部の外周方向に凸形状であることを特徴とする表面実装型コンデンサが得られる。 That is, according to the present invention, the oxide film is formed on the anode part formed on at least one of both ends in the longitudinal direction of the metal core part having a rectangular shape, and on the etching layer in which the surface of the metal core part is enlarged. A surface mount capacitor comprising a capacitor element comprising a cathode portion formed so as to cover a dielectric layer, a solid electrolyte, a conductive polymer layer, a graphite layer, and a silver paste layer in order, the metal core portion An insulating part that covers a part of the anode part with an insulating resin layer is formed at the boundary between the metal part and the cathode part, and the thickness end surface of the metal core part forming the insulating part has a thickness end surface of the metal core part. A surface-mounted capacitor having a convex shape in the outer peripheral direction can be obtained.
また、本発明によれば前記凸形状が、階段状または弓形状であることを特徴とする上記の表面実装型コンデンサが得られる。 Further, according to the present invention, there is obtained the above surface mount capacitor, wherein the convex shape is a stepped shape or a bow shape.
また、本発明によれば、前記絶縁樹脂層が、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアクリル樹脂、シリコーン系樹脂の中から選択される少なくとも1種であることを特徴とする上記の表面実装型コンデンサが得られる。 According to the invention, the insulating resin layer is at least one selected from an epoxy resin, a polyurethane resin, a polyimide resin, a phenol resin, a polyester resin, a polyacrylic resin, and a silicone resin. The above surface mount type capacitor is obtained.
また、本発明によれば、前記絶縁樹脂層は、スクリーン印刷またはパット印刷により形成されたことを特徴とする上記の表面実装型コンデンサが得られる。 In addition, according to the present invention, there can be obtained the above surface mount type capacitor, wherein the insulating resin layer is formed by screen printing or pad printing.
また、本発明によれば、前記コンデンサ素子の長手方向の片端に陽極部を設けたことを特徴とする上記の表面実装型コンデンサが得られる。 In addition, according to the present invention, there can be obtained the above surface mount type capacitor characterized in that an anode portion is provided at one end in the longitudinal direction of the capacitor element.
また、本発明によれば、前記コンデンサ素子を複数積層して構成されたことを特徴とする上記の表面実装型コンデンサが得られる。 In addition, according to the present invention, there can be obtained the above surface mount type capacitor characterized in that a plurality of the capacitor elements are laminated.
本発明によれば、絶縁樹脂層を少ない工程で、精度良く、均一な層として形成することが出来るので、工数及びコストを下げ、容易に製造することが出来る。 According to the present invention, since the insulating resin layer can be formed as a uniform layer with few steps with high accuracy, man-hours and costs can be reduced, and the insulating resin layer can be easily manufactured.
よって、絶縁樹脂層により陽極部と陰極部を確実に絶縁できるため、ショートの発生と漏れ電流が小さく、高容量の表面実装型コンデンサを提供することができる。 Therefore, since the anode portion and the cathode portion can be reliably insulated by the insulating resin layer, it is possible to provide a high-capacity surface-mount capacitor with less occurrence of short circuit and leakage current.
以下、発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の絶縁部における金属芯部を階段状にした表面実装型コンデンサを構成するコンデンサ素子を示す図である。図1(a)は、平面図、図1(b)は、A−A断面図、図1(c)は、B−B断面図である。 FIG. 1 is a diagram showing a capacitor element that constitutes a surface-mounted capacitor in which a metal core portion in an insulating portion according to the present invention is stepped. 1A is a plan view, FIG. 1B is an AA cross-sectional view, and FIG. 1C is a BB cross-sectional view.
図1に示すように、表面実装型コンデンサを構成するコンデンサ素子10の陽極部11と陰極部12を絶縁すべく絶縁部13を、絶縁樹脂層15により形成する。金属芯部14の母材としては、アルミニウム、チタン、タンタル、ニオブ等の弁作用金属が用いられる。絶縁部13の形成前に、絶縁樹脂層15が形成される金属芯部14の短手方向断面の厚み端面を、金属芯部の外周方向に階段状または弓形状等の外周方向に凸形状である。この加工は、均一な絶縁樹脂層を形成しやすいように金属芯部14の短手方向断面の厚み端面が、金属芯部の外周方向に凸形状であれば良い。この形成には、レーザによる形成方法が最も適してはいるが、他の方法により成し遂げられるものであれば、特に手段を限定しない。
As shown in FIG. 1, an
金属芯部14の短手方向断面の厚み端面が、金属芯部の外周方向に凸形状である部分を覆う様に、スクリーン印刷またはパット印刷により、陽極部11及び陰極部12の境界に陽極部11の一部がエポキシ樹脂で絶縁樹脂層15を形成する。それにより、図1(c)に示すように側面部が十分に絶縁樹脂層15に覆われて、陰極部12が陽極部11に接触することを防ぐことができる。絶縁樹脂層15の樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアクリル樹脂、シリコーン系樹脂の中から選択して用いられている。
An anode part is formed at the boundary between the
次に本発明の表面実装型コンデンサの製造方法について説明する。金属芯部14をエッチング等により拡面化し、電気化学的方法により電圧を印加して化成処理してエッチング層16の上に酸化被膜である誘電体層を形成する。誘電体層を形成後、金属芯部14の陽極部11が形成される部分の誘電体層をレーザにより除去する。次に、陰極部12のエッチング層16の上に形成された誘電体層上に3,4ジオキシチオフェンを化学重合により固体電解質である導電性高分子層17を形成する。
Next, a method for manufacturing the surface mount capacitor of the present invention will be described. The surface of the
導電性高分子層17を形成後、導電性高分子層17上にグラファイト層18、銀ペースト層19を順次形成してコンデンサ素子10を得る。このコンデンサ素子10の陽極部11に陽極リード(図示せず)を、陰極部12の銀ペースト層19に陰極リード(図示せず)を接続後、外装樹脂でモールドすることにより表面実装型コンデンサを作製する。
After forming the
本実施の形態では、コンデンサ素子の長手方向の片端に陽極部を設けた形状の表面実装型コンデンサを構成するコンデンサ素子の例を用いて説明したが、両端に陽極部を設けた形状の表面実装型コンデンサにも適用することができる。また、前記のコンデンサ素子を複数積層した表面実装型コンデンサにも適用することができるのは、明らかである。 In the present embodiment, the description has been given using the example of the capacitor element constituting the surface mount type capacitor having the shape in which the anode part is provided at one end in the longitudinal direction of the capacitor element. It can also be applied to type capacitors. It is obvious that the present invention can also be applied to a surface mount capacitor in which a plurality of the capacitor elements are stacked.
(実施例1)
図1に示す、コンデンサ素子の長手方向の片端に陽極部を設けた形状で陽極部の金属芯部の絶縁樹脂層が形成される、金属芯部の短手方向断面の厚み端面が、金属芯部の外周方向に階段状である表面実装型コンデンサを構成するコンデンサ素子を作製した。コンデンサ素子10の製品寸法は、6.5mm(長辺)×3.5mm(短辺)×0.35mm(厚さ)である。金属芯部14には0.4mmのアルミニウム材を用い、図1(c)に示すように、レーザにより金属芯部14の絶縁樹脂層15が形成される断面の厚み端面が、金属芯部の外周方向に階段状に形成して金属芯部14の絶縁樹脂層15が、金属芯部の外周方向に凸形状に形成した。スクリーン印刷手法により凸形状部分を含め陽極部と陰極部の境界部にエポキシ樹脂による絶縁樹脂層15を形成し絶縁部13とした。
Example 1
The insulating resin layer of the metal core part of the anode part is formed in a shape in which the anode part is provided at one end in the longitudinal direction of the capacitor element shown in FIG. A capacitor element constituting a surface-mounted capacitor having a stepped shape in the outer peripheral direction of the part was produced. The product dimensions of the
次に、金属芯部14のアルミニウム材をエッチング等により拡面化し、電気化学的方法により電圧6Vを印加して化成処理してエッチング層16の上に誘電体層を形成した。誘電体層を形成後、陽極部11の金属芯部14の部分をレーザにより陽極部11を除き、金属芯部14の両面に形成された誘電体層を除去した。その後、エッチング層16の上に形成された誘電体層上に3,4ジオキシチオフェンを化学重合により形成した導電性高分子層17を形成した。
Next, the surface of the aluminum material of the
さらに、導電性高分子層17上にグラファイト層18、銀ペースト層19を順次形成して陰極部12を形成しコンデンサ素子10を得た。このコンデンサ素子10の陽極体に陽極リードを、銀ペースト層19に陰極リードを接続後、外装樹脂でモールドすることにより表面実装型コンデンサを得た。
Further, a
(実施例2)
図2に示す、コンデンサ素子の長手方向の片端に陽極部を設けた形状で陽極部の金属芯部の絶縁樹脂層が形成される、金属芯部の短手方向断面の厚み端面が、金属芯部の外周方向に弓形状である表面実装型コンデンサを構成するコンデンサ素子を作製した。図2は、本発明の絶縁部における金属芯部を弓形状にした表面実装型コンデンサを構成するコンデンサ素子を示す図である。図2(a)は、平面図、図2(b)は、A−A断面図、図2(c)は、B−B断面図である。コンデンサ素子10の製品寸法は、6.5mm(長辺)×3.5mm(短辺)×0.35mm(厚さ)である。
(Example 2)
The insulating resin layer of the metal core part of the anode part is formed in a shape in which the anode part is provided at one end in the longitudinal direction of the capacitor element shown in FIG. A capacitor element constituting a surface-mounted capacitor having a bow shape in the outer peripheral direction of the part was produced. FIG. 2 is a diagram showing a capacitor element constituting a surface mount type capacitor in which the metal core portion in the insulating portion of the present invention has a bow shape. 2A is a plan view, FIG. 2B is an AA cross-sectional view, and FIG. 2C is a BB cross-sectional view. The product dimensions of the
実施例2は、実施例1記載の陽極部11の金属芯部14の絶縁樹脂層15が形成される金属芯部の短手方向断面の厚み端面が、金属芯部の外周方向に弓形状に加工した以外は同様として表面実装型コンデンサを得た。
In Example 2, the thickness end surface of the cross section in the short direction of the metal core part on which the insulating
(比較例)
本発明の実施例1、2との比較例として、陽極部の金属芯部の絶縁樹脂層が形成される金属芯部の短手方向断面の一対の端面を直線とし、加工処理していない図3に示す従来の表面実装型コンデンサを作製した。その他製造方法は、金属芯部の短手方向断面の厚み端面を直線に加工した以外は、実施例1と同様として表面実装型コンデンサを得た。
(Comparative example)
As a comparative example with Examples 1 and 2 of the present invention, a pair of end surfaces of the cross section in the short direction of the metal core part on which the insulating resin layer of the metal core part of the anode part is formed are straight and not processed A conventional surface mount capacitor shown in FIG. Other manufacturing methods were the same as in Example 1 except that the thickness end face of the cross section in the short direction of the metal core was processed into a straight line to obtain a surface mount capacitor.
本発明の実施例1、2のコンデンサ素子を用いた表面実装型コンデンサと従来技術である比較例のコンデンサ素子を用いた表面実装型コンデンサを各100個ずつ製作してショート不良の比較を行った。各表面実装型コンデンサの陽極リードと陰極リード間に60秒2.0Vの電圧を印加した後、エレクトロメータ R8240(アドバンテスト製)にて、電流値を読み取り、1mA以上の電流が流れている場合をショート不良と判定した。その結果を表1に示す。 100 surface mount capacitors using the capacitor elements of Examples 1 and 2 of the present invention and 100 surface mount capacitors using the capacitor element of the comparative example, which is a prior art, were manufactured and compared for short-circuit defects. . After applying a voltage of 2.0 V for 60 seconds between the anode lead and cathode lead of each surface mount capacitor, read the current value with an electrometer R8240 (manufactured by Advantest), and a current of 1 mA or more flows. Judged as short-circuited. The results are shown in Table 1.
表1により、本発明の実施例が比較例に対してショート不良が低減していることが明らかになり、本発明のショートの発生と漏れ電流が小さく高容量の表面実装型コンデンサの効果を、確認することが出来た。 From Table 1, it is clear that the short-circuit defect is reduced in the embodiment of the present invention compared to the comparative example, and the effect of the occurrence of the short-circuit and the surface-mounted capacitor with a small leakage current and a high capacity is obtained. I was able to confirm.
以上、実施例を用いて、この発明の実施の形態を説明したが、この発明は、これらの実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても本発明に含まれる。すなわち、当業者であれば、当然なしえるであろう各種変形、修正もまた本発明に含まれる。 The embodiments of the present invention have been described above using the embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and the present invention is not limited to the scope of the present invention. Included in the invention. That is, various changes and modifications that can be naturally made by those skilled in the art are also included in the present invention.
本発明に係る表面実装型コンデンサは、電子部品や電気機器のプリント配線基板等に表面実装されるタイプの固体電解コンデンサに適用することができる。 The surface-mount type capacitor according to the present invention can be applied to a solid electrolytic capacitor of a type that is surface-mounted on a printed wiring board of an electronic component or an electric device.
10 コンデンサ素子
11 陽極部
12 陰極部
13 絶縁部
14 金属芯部
15 絶縁樹脂層
16 エッチング層
17 導電性高分子層
18 グラファイト層
19 銀ペースト層
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